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高精度加法、减法、乘法、除法(C++)

时间:2024-07-31 21:57:23浏览次数:10  
标签:10 int back C++ -- vector 减法 除法 size

1、引入

在进行大整数运算中,因为在C++/C中整数,最大也就是unsigned long long也就才(1e19+8e18)位,如果要几百位的相加减就不行了,所以就要用高精度了,这里只在C++/C上使用有价值,在例如python、Java语言上无需写此算法,python可以无限大,Java里有相关库可以引入。

2、入门的思路

即为小学的算式加法、减法、乘法、除法。

3、数的存储

这里数的存储呢需要进行逆序存储,因为逆序存储方便进位。

4、代码及解释

1、高精度加法

首先是定义输入的两个数字,在这里采用vector储存两个加数是为了能够动态的存储数字,

并将他们的顺序逆过来(逆过来是为了让他们从个位开始相加)。

然后调用add方法(该方法是一个模板),

首先设置一个数组(去储存两数相加的结果)和一个变量(表示两个数字相加的进位),对每一位的数字进行加法运算。

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

vector<int> add(vector<int> &numA, vector<int> &numB)
{
	vector<int> re;

	//设置一个进位
	int t = 0;

	// numA  3 2 1 
	// numB  6 5
	for (int i = 0;i < numA.size() || i < numB.size(); i++)
	{

		if (i < numA.size()) t += numA[i];
		if (i < numB.size()) t += numB[i];
		re.push_back(t % 10);
		//re[i] = t % 10;这一行试图访问re数组的第i个元素,但是此时re数组的大小可能还没有扩展到i。这将导致未定义行为,可能会引发程序崩溃。

		t /= 10;
	}
	//最后一位的t 不等于0就向前进一
	if (t) re.push_back(t);
	return re;

}

int main()
{
	//哪两个数字相加
	string num1, num2;
	//输入该两个数字
	cin >> num1 >> num2;//num1 = 123   num2 = 56

	//将相加的数存储到数组中
	vector<int> numA, numB;


	for (int i = num1.size() - 1; i >= 0 ; i--) numA.push_back(num1[i] - '0'); // numA  3 2 1 
	for (int i = num2.size() - 1; i >= 0; i--) numB.push_back(num2[i] - '0');//   numB  6 5 
	
	vector<int> A = add(numA, numB);

	for (int i = A.size() - 1; i >= 0; i--)
	{
		printf("%d" , A[i]);
	}


	return 0;
}

2、高精度减法

只考虑正数的情况

第49行的该代码

	while (C.size() > 1 && C.back() == 0) C.pop_back();

C.size() > 1 是因为要保证最后至少剩余一位数字 

因为C.back() == 0该语句是为了删除高位的0,如果最后一位数字为0的话 会被条件直接删除 

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

//比较两个数字的大小  是否有 A >= B
bool compare(vector<int> &A, vector<int> &B)
{
	//1、比较两个数的位数  位数大的那个数就大
	if (A.size() != B.size()) return A.size() > B.size();
	//2、从最高位开始比 最高位大的那个数就大
	for (int i = A.size() - 1; i >= 0; i --)
	{
		if (A[i] != B[i])
			return A[i] > B[i];
	}
	//3、 成功运行到这里说明 两个数字大小相等
	return true;

}

// C = A - B
vector<int> sub(vector<int> &A,vector<int> &B)
{
	vector<int> C;

	//表示进位  即上一次做减法 该数字被借走的1
	for (int i = 0,t = 0; i <= A.size() - 1; i++)
	{
		//t = A[i] - B[i] - t;
		t = A[i] - t;
		//要去判断B有没有这一位
		if (i < B.size()) t -= B[i];

		// A - B  = C 做减法有两种情况 
		// C >= 0 输出C
		// C < 0  输出 ( C + 10 ) % 10
		//两种结果都可以用 ( C + 10 ) % 10  来表示  
		// 所以输出 ( C + 10 ) % 10
		C.push_back( (t + 10) % 10  );

		// 该位的结果大于0 没有借1
		if (t >= 0) t = 0;
		else t = 1;
	}

	//结果的前几位数字不能为0
	//把最后一位删除
	while (C.size() > 1 && C.back() == 0) C.pop_back();

	return C;
}

int main()
{
	//1、输入需要做减法的两个数字
	string a, b;
	// a = 123     b = 45
	cin >> a >> b;
	//2、将两个数字 按照倒序存放到数组中去
	vector<int> A, B;
	for (int i = a.size() - 1; i >= 0; i --) A.push_back(a[i] - '0'); //A = 3 2 1
	for (int i = b.size() - 1; i >= 0; i --) B.push_back(b[i] - '0'); //B = 5 4
	//先去比较两个数字的大小
	if (compare(A, B))
	{
		// A 大于或等于 B 的情况
		vector<int> C = sub(A,B);
		for (int i = C.size() - 1; i >= 0; i -- )
		{
			printf("%d",C[i]);
		}
	}
	else 
	{
		// A 小于 B 的情况
		vector<int> C = sub(B,A);
		// 最终的结果前面先添加一个符号
		printf("-");
		for (int i = C.size() - 1; i >= 0; i -- )
		{
			printf("%d",C[i]);
		}
	}

	return 0;
}

3、高精度乘法

代码的理论思想

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

vector<int> mul(vector<int> &A, int b)
{
	vector<int> C;
	//表示进位
	int t = 0;

	// t != 0  该条件设置的意思是计算到最后一步的时候 进位t往前进 
	for (int i = 0; i <= A.size() - 1 || t != 0; i++)
	{
		if( i < A.size() ) t = A[i] * b + t;
		C.push_back( t  % 10 );
		//表示往前进几位
		t /= 10;
	}
	return C;

}

int main()
{
	//输入要做乘法运算的两个数字
	string a;
	int b;
	cin >> a >> b;
	//将A 存入到数组中去;
	vector<int> A;

	for (int i = a.size() - 1; i >= 0; i--) A.push_back( a[i] - '0');
	
	auto C = mul(A,b);
	for (int i = C.size() - 1; i >= 0; i--)
		printf( "%d",C[i]);
	
	return 0;

}

4、高精度除法

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

vector<int> div(vector<int> &A, int b, int &r)
{
	vector<int> C;
	r = 0;
	for (int i = A.size() - 1; i >= 0; i--)
	{
		r = r * 10 + A[i];
		C.push_back( r / b );
		r = r % b;
	}
	reverse(C.begin() , C.end() );

	while (C.size() - 1 && C.back() == 0) C.pop_back();
	return C;

}

int main()
{
	//输入要做除法的两个数字
	string a;
	int b;
	cin >> a >> b;
	vector<int> A;
	for (int i = a.size() - 1; i >= 0; i--) A.push_back( a[i] - '0');

	int r; // 余数
	auto C = div(A,b,r);

	for (int i = C.size() - 1; i >= 0; i-- )
	{
		printf("%d",C[i]);
	}
	cout << endl << r << endl;


	return 0;
}

标签:10,int,back,C++,--,vector,减法,除法,size
From: https://blog.csdn.net/weixin_73378557/article/details/140750797

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